燃燒爆炸理論及應(yīng)用 課件 第1-3章 緒論、燃燒及其災(zāi)害、物質(zhì)的燃燒

燃燒爆炸理論主要內(nèi)容第一章緒論燃燒爆炸第二章燃燒及其災(zāi)害燃燒條件燃燒過程及形式燃燒的種類燃燒機(jī)理燃燒極限及計算火災(zāi)主要內(nèi)容第三章物質(zhì)的燃燒氣體的燃燒液體的燃燒固體的燃燒第四章預(yù)混氣體的著火理論謝苗諾夫熱自燃理論鏈鎖自燃理論主要內(nèi)容第五章爆炸及其災(zāi)害爆燃及爆轟蒸氣云爆炸沸騰液體擴(kuò)散蒸氣爆炸噴霧爆炸粉塵爆炸爆炸溫度、壓力和強(qiáng)度主要內(nèi)容第六章火災(zāi)爆炸的預(yù)防及控制著火源的控制靜電及其控制惰化可燃性圖表及其應(yīng)用通風(fēng)火災(zāi)和爆炸蔓延的控制爆炸的防護(hù)第一章緒論第一節(jié)燃燒一、人類對燃燒的認(rèn)識過程燃燒俗稱火，早在遠(yuǎn)古時代，人們就開始用火了。人類真正認(rèn)識火的本質(zhì)，科學(xué)地解釋這一現(xiàn)象，則是從氧的發(fā)現(xiàn)開始的，至今只有兩百多年的歷史。

火的傳說我國的五行說：“金、木、水、火、土”；古希臘的四元說：“水、土、火、氣”；古印度的四大說：“地、水、火、風(fēng)”等。在古人看來，火是萬物之源，火能化育萬物。火的應(yīng)用人類在懂得用火之前，其生活與動物基本一樣，“食草木之食，鳥獸之肉，飲其血，茹其毛”。因此，健康狀況差，壽命短，生殖能力低下，人在地球上的數(shù)量極少。火的應(yīng)用科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，在遙遠(yuǎn)的舊石器時代,人數(shù)增加一倍需要三萬年，經(jīng)過長久的繁衍，直到一萬年前，全世界人口還不到500萬。火的應(yīng)用學(xué)會用火，擺脫了蠻荒時期的生活方式，使人吃上有滋有味的熟食；生活條件大大改善，人的智力和體質(zhì)也發(fā)生了變化，繁衍后代的能力逐漸提高。到了新石器時期，人口增長一倍的時間縮短為150年，到了1830年，世界人口已達(dá)到10億。

火的應(yīng)用火的使用，促進(jìn)了人類自身的發(fā)展，還表現(xiàn)在以下兩個方面：(1)走進(jìn)洞穴，實現(xiàn)了定居(2)擴(kuò)大了人類的生活空間

(1)走進(jìn)洞穴，實現(xiàn)了定居在火被利用之前，古人類不是洞居的。發(fā)現(xiàn)火能夠驅(qū)趕寒冷和潮濕，并且為使火種易于保存，才開始居住在山洞里。由不固定的野外居住變?yōu)橄鄬Ψ€(wěn)定的洞居，這是火給人類生活帶來的一大變化。(2)擴(kuò)大了人類的生活空間因為發(fā)現(xiàn)火能取暖，人類便由有限的居住地擴(kuò)展到了全球各地，在寒冷的地區(qū)也能生活。

火的應(yīng)用到了近代，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和生產(chǎn)力水平的不斷提高，火在工業(yè)技術(shù)中的應(yīng)用日益廣泛，例如制陶、冶金等。使得人們迫切地想要弄清火的本質(zhì)，于是產(chǎn)生了種種對燃燒現(xiàn)象的解釋。

燃素說燃素說認(rèn)為，火是由無數(shù)細(xì)小的微粒構(gòu)成的物質(zhì)實體，這種火的微粒就是燃素。所有的可燃物質(zhì)都含有燃素，并在燃燒時釋放出來，變成灰燼；不含燃素的物質(zhì)不能燃燒；物質(zhì)燃燒之所以需要空氣，是因為空氣能夠吸收燃素。

燃素說燃素說曾解釋過許多化學(xué)現(xiàn)象，并對科學(xué)的發(fā)展起過一定的積極作用。直到18世紀(jì)下半葉，氧被發(fā)現(xiàn)后，燃燒的秘密才終于被揭開，從而也宣告了燃素說的破產(chǎn)。氧學(xué)說1774年，英國化學(xué)家普利斯特利在實驗室發(fā)現(xiàn)了氧。法國化學(xué)家拉瓦錫進(jìn)行了大量的實驗，通過對實驗結(jié)果的歸納和分析，終于在人類歷史上第一次提出了科學(xué)的燃燒學(xué)說——燃燒的氧學(xué)說，并于1777年公布于世。氧學(xué)說中心思想是：燃燒是可燃物與氧的化合反應(yīng)，同時放出光和熱。現(xiàn)代化學(xué)表明，燃燒是可燃物與氧化劑作用發(fā)生的放熱反應(yīng)，通常拌有火焰、發(fā)光和(或)發(fā)煙現(xiàn)象。二、燃燒與人類文明的關(guān)系

利用了火，人類才吃上了熟食，改變了茹毛飲血的動物般的生活，使人的大腦逐漸發(fā)達(dá)。火的利用，極大地推動了科學(xué)技術(shù)的發(fā)展?；鸬睦没鸨挥脕磲勗?、制陶；火又被用于冶煉；燃燒提供動力的蒸汽機(jī)的發(fā)明和廣泛使用，促進(jìn)了近代工業(yè)和資本主義的發(fā)展。現(xiàn)代人們的衣食住行，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，都離不開火。二、燃燒與人類文明的關(guān)系總之，人類文明是伴隨著火的應(yīng)用而發(fā)展的。沒有火的利用，就沒有今天的物質(zhì)文明和精神文明。一部人類文明進(jìn)步史，就是一部人類用火史。火的災(zāi)難火雖然給人類帶來了現(xiàn)代文明，但燃燒一旦失去控制，又會給人類帶來災(zāi)難。這種失去控制的燃燒所造成的災(zāi)害叫做火災(zāi)?；馂?zāi)社會越發(fā)展，物質(zhì)越豐富，火災(zāi)發(fā)生的頻率和造成的損失就越大。2005年我國共發(fā)生火災(zāi)235941起，死亡2496人，受傷2506人，直接財產(chǎn)損失13.6億元（不含森林、草原、礦井地下部分火災(zāi)）。

火災(zāi)其中重特大火災(zāi)283起，死亡501人，受傷282人，直接財產(chǎn)損失18656.8萬元；商場市場、賓館飯店、學(xué)校醫(yī)院等人員密集場所共發(fā)生火災(zāi)9135起，死亡302人，受傷483人，直接財產(chǎn)損失12848.8萬元；火災(zāi)個體私營企業(yè)共發(fā)生火災(zāi)21188起，死亡344人，受傷684人，直接財產(chǎn)損失31032.5萬元，發(fā)生的火災(zāi)占企業(yè)火災(zāi)總數(shù)的四分之三以上。在公安消防部門調(diào)查的143232起火災(zāi)中，除原因不明的外，絕大部分火災(zāi)是人為因素引起的。

三、燃燒概述燃燒是可燃物質(zhì)與助燃物質(zhì)（氧或其他助燃物質(zhì)）發(fā)生的一種發(fā)光發(fā)熱的氧化反應(yīng)。在化學(xué)反應(yīng)中，失掉電子的物質(zhì)被氧化，獲得電子的物質(zhì)被還原。所以，氧化反應(yīng)并不限于同氧的反應(yīng)。三、燃燒概述氫在氯中燃燒生成氯化氫。氫原子失掉一個電子被氧化，氯原子獲得一個電子被還原。金屬鈉在氯氣中燃燒，熾熱的鐵在氯氣中燃燒，都是激烈的氧化反應(yīng)，并伴有光和熱的發(fā)生。三、燃燒概述金屬和酸反應(yīng)生成鹽也是氧化反應(yīng)，但沒有同時發(fā)光發(fā)熱，所以不能稱作燃燒。燈泡中的燈絲通電后同時發(fā)光發(fā)熱，但并非氧化反應(yīng)，所以也不能稱作燃燒。只有同時發(fā)光發(fā)熱的氧化反應(yīng)才被界定為燃燒。第二節(jié)爆炸

一、爆炸概述

爆炸是物質(zhì)發(fā)生急劇的物理、化學(xué)變化，在瞬間釋放出大量能量并伴有巨大聲響的過程。

一、爆炸概述

能量的快速釋放：沖擊波大量能量在極短的時間內(nèi)，在有限體積內(nèi)突然釋放并聚積：高溫、高壓爆炸介質(zhì)在壓力作用下，表現(xiàn)出不尋常的運動或機(jī)械破壞效應(yīng)：碎片、聲響

一、爆炸概述爆炸常伴隨發(fā)熱、發(fā)光、高壓、真空、電離等現(xiàn)象，并且具有很大的破壞作用。爆炸的破壞作用與爆炸物質(zhì)的數(shù)量和性質(zhì)、爆炸時的條件以及爆炸位置等因素有關(guān)。爆炸的威力爆炸力的沖擊波最初使氣壓上升，隨后氣壓下降使空氣振動產(chǎn)生局部真空，呈現(xiàn)出所謂的吸收作用。由于爆炸的沖擊波呈升降交替的波狀氣壓向四周擴(kuò)散，從而造成附近建筑物的震蕩破壞。爆炸的威力化工裝置、機(jī)械設(shè)備、容器等爆炸后，變成碎片飛散出去會在相當(dāng)大的范同內(nèi)造成危害。化工生產(chǎn)中屬于爆炸碎片造成的傷亡占很大比例。爆炸碎片的飛散距離一般可達(dá)到100—500m。

爆炸的威力爆炸氣體擴(kuò)散通常在爆炸的瞬間完成，對一般可燃物質(zhì)不致造成火災(zāi)，而且爆炸沖擊波有時能起滅火作用。但是爆炸的余熱或余火，會點燃從破損設(shè)備中不斷流出的可燃液體蒸氣而造成火災(zāi)。二、燃燒與爆炸的區(qū)別

爆炸屬于一種特殊的燃燒形式。火災(zāi)和爆炸之間的主要區(qū)別是能量釋放的速度。火災(zāi)中能量釋放很慢，而爆炸釋放能量很快，通常是微秒級的。火災(zāi)也可能由爆炸引起，爆炸也可能由火災(zāi)引起。

二、燃燒與爆炸的區(qū)別（舉例）輪胎中的壓縮空氣含有一定的能量，如果能量通過噴嘴緩慢釋放，輪胎就無害地縮?。蝗绻喬ネ蝗黄屏?，壓縮輪胎內(nèi)的所有能量迅速釋放，就會導(dǎo)致爆炸。三、爆炸的分類

物理爆炸化學(xué)爆炸核爆炸物理爆炸

由物理變化所致，其特征是爆炸前后系統(tǒng)內(nèi)物質(zhì)的化學(xué)組成及化學(xué)性質(zhì)均不發(fā)生變化。主要是指壓縮氣體、液化氣體和過熱液體在壓力容器內(nèi)，由于某種原因使容器承受不住壓力而破裂，內(nèi)部物質(zhì)迅速膨脹并釋放大量能量的過程。

物理爆炸蒸汽鍋爐因水快速氣化，壓力超過設(shè)備所能承受的強(qiáng)度而產(chǎn)生的鍋爐爆炸；裝有壓縮氣體的鋼瓶受熱爆炸等。

化學(xué)爆炸

由化學(xué)變化造成的，其特征是爆炸前后物質(zhì)的化學(xué)組成及化學(xué)性質(zhì)都發(fā)生了變化。化學(xué)爆炸可燃?xì)怏w和助燃?xì)怏w的混合物遇明火或火源而引起的（如煤礦瓦斯爆炸）；可燃粉末與空氣的混合物遇明火或火源而引起的（如粉塵爆炸）；更多的是炸藥以及爆炸性物品所引起的爆炸。化學(xué)爆炸三要素反應(yīng)速度極快放出大量熱量產(chǎn)生大量氣體只有上述三者都同時具備的化學(xué)反應(yīng)才能發(fā)生爆炸。四、基本概念

機(jī)械爆炸：這種爆炸是由裝有高壓非反應(yīng)性氣體的容器的突然失效造成的。爆燃：在這種爆炸中，反應(yīng)前沿的移動速度低于聲音在未反應(yīng)介質(zhì)中的傳播速度。四、基本概念爆轟：在這種爆炸中，反應(yīng)前沿的移動速度高于聲音在未反應(yīng)介質(zhì)中的傳播速度。受限爆炸：這種爆炸發(fā)生在容器或建筑物中。這種情況很普遍，并且通常導(dǎo)致建筑物中居民受到傷害和巨大的財產(chǎn)損失。

四、基本概念無約束爆炸：無約束爆炸發(fā)生在空曠地區(qū)。這種類型的爆炸通常是由可燃性氣體泄漏引起的。氣體擴(kuò)散并同空氣混合，直到遇到引燃源。無約束爆炸比受限爆炸少，因為爆炸性物質(zhì)常常被風(fēng)稀釋到低于LFL。這些爆炸都是破壞性的，因為通常會涉及到大量的氣體和較大的區(qū)域。四、基本概念沸騰液體擴(kuò)展蒸氣爆炸（BLEVE）：如果裝有溫度高于其在大氣壓下的沸點溫度的液體的儲罐破裂，就會發(fā)生BLEVE。緊接著BLEVE是容器內(nèi)大部分物質(zhì)的爆炸性汽化；如果汽化后形成的氣云是可燃的，還會發(fā)生燃燒或爆炸。BLEVE當(dāng)外部火焰烘烤裝有易揮發(fā)性物質(zhì)的儲罐時，這種類型的爆炸就會發(fā)生。隨著儲罐內(nèi)物質(zhì)溫度的升高，儲罐內(nèi)液體的蒸氣壓增加，由于受到烘烤，儲罐的結(jié)構(gòu)完整性降低。如果儲罐破裂，過熱液體就會爆炸性地蒸發(fā)。

四、基本概念粉塵爆炸：這種爆炸是由纖細(xì)的固體顆粒的快速燃燒引起的。許多固體物質(zhì)（包括常見的金屬，如鐵和鋁）當(dāng)變成纖細(xì)的粉末后就成了易燃物。超壓：由沖擊波引起的作用在物體上的壓力。四、基本概念沖擊波：是沿氣體移動的不連貫的壓力波。敞開空間中的沖擊波后面是強(qiáng)烈的大風(fēng)；沖擊波與風(fēng)結(jié)合后稱為爆炸波。沖擊波中的壓力增加的很快，因此，其過程幾乎是絕熱的。第二章燃燒及其災(zāi)害第一節(jié)燃燒條件一、燃燒的定義

燃燒是可燃物質(zhì)與助燃物質(zhì)（氧或其他助燃物質(zhì)）發(fā)生的一種發(fā)光發(fā)熱的氧化反應(yīng)。在化學(xué)反應(yīng)中，失掉電子的物質(zhì)被氧化，獲得電子的物質(zhì)被還原。所以，氧化反應(yīng)并不限于同氧的反應(yīng)。

二、燃燒條件

（一）燃燒三角形燃燒的本質(zhì)因素是燃料、氧化劑和引燃源。這三個因素就是我們通常所說的燃燒三要素。1.燃燒極限在可燃性氣體混合物中，可燃?xì)怏w與空氣（或氧氣）的比例只在一定的范圍內(nèi)才可以發(fā)生燃燒。高于或低于這個范圍都不會燃燒。

1.燃燒極限通常，把1個大氣壓下可燃?xì)怏w在其與空氣的混合物中能發(fā)生燃燒的最低體積濃度稱為燃燒下限（LFL），而將最高體積濃度稱為燃燒上限（UFL）。在上限與下限之間的濃度，則稱為可燃物的燃燒范圍。

1.燃燒極限一般燃燒下限比燃燒上限更重要，表示可以發(fā)生燃燒的燃料的最低濃度。不過，有些物質(zhì)的燃燒上限幾乎是百分之百，如乙炔、氧化乙烯，即使沒有空氣，也能燃燒。

物質(zhì)下限(LFL)體積%上限(UFL)體積%物質(zhì)下限(LFL)體積%上限(UFL)體積%甲烷5.015丙烷2.19.5乙烷3.012.4甲苯1.27.1乙烯2.736氯乙烯3.633乙炔2.5100甲醇6.736氧化乙烯3.6100乙醇3.319一氧化碳12.574二乙醚1.936硫化氫4.044丙酮2.613氫4.075氨1528表2-1某些可燃性氣體和蒸氣的燃燒極限數(shù)據(jù)

表2-2燃燒極限和爆炸極限差別較大的常見氣體比較

混合物下限(LFL),體積%上限(UFL),體積%燃燒爆轟爆轟燃燒H2-O24.65159094H2-空氣4.018.35974CO-O2（潮濕）15.5389093.9(CO+H2)-空氣12.51958.774.2C2H2-空氣2.54.25080C4H10O(乙醚-O2)2.12.64082C4H10O-空氣1.852.84.536.52．極限氧濃度

對可燃性氣體而言，并不是在任何氧濃度下都可以發(fā)生燃燒，存在一個可引起燃燒的最低氧濃度，即極限氧濃度（LOC）。也稱為最小氧濃度（MOC），或者最大安全氧濃度（MSOC）。

2．極限氧濃度各種可燃性氣體的極限氧濃度在不同的惰性氣體中是不同的。可以由燃燒下限來計算極限氧濃度

例2-1

估算丁烷（C4H10）的LOC。

3．最小引燃能（MIE）

各種可燃性物質(zhì)或爆炸性混合物，包括粉塵，在外界火源作用下被引燃或引爆時都存在一個最小的引燃能量或點燃能量，稱為最小引燃能（MIE）。3.最小引燃能（MIE）低于這個能量就不會發(fā)生燃燒或爆炸。因此，最小引燃能是表示可燃性混合物爆炸危險性的一項重要參數(shù)。該能量越小爆炸危險性就越大。

3．最小引燃能（MIE）有實驗研究表明混合物中壓力增加時引燃能降低；氮氣濃度增加時引燃能隨之增加，表明引燃能隨氧氣濃度降低而升高。

常見的主要引燃源

明火類，如吸煙、火柴、燃?xì)鉅t、電焊火花等；沖擊或摩擦類，如物體下落撞擊產(chǎn)生火花，物體之間摩擦生熱或產(chǎn)生火花；

常見的主要引燃源高溫類，如高溫蒸汽管道表面、加熱爐和加熱釜等高溫物體及其表面；靜電類，包括靜電放電、靜電火花等。

常見的主要引燃源普通的火花塞放出的能量約為25mJ，在地毯上行走摩擦產(chǎn)生的靜電能量可達(dá)22mJ。（二）燃燒四面體

根據(jù)燃燒的鏈瑣反應(yīng)理論，很多燃燒的發(fā)生和持續(xù)有游離基（自由基）作“中間體”，因此燃燒三角形應(yīng)擴(kuò)大到包括一個說明游離基參加燃燒反應(yīng)的附加維，從而形成一個燃燒四面體。三、燃燒條件的應(yīng)用

（一）防火方法（二）滅火方法（一）防火方法

1．控制可燃物燃料是燃燒發(fā)生最根本的要素，因此消除或控制燃料是防火的根本措施。

2．隔絕空氣

將空氣、氧氣、或其他助燃物質(zhì)與可燃性氣體、液體或固體隔絕，避免相互接觸，可以避免發(fā)生燃燒或爆炸。3．消除或控制點火源

雖然并不是所有可燃物質(zhì)的燃燒都需要火源，但絕大多數(shù)火災(zāi)是由于火源的存在而引發(fā)的，因此消除或控制火源對防火極其重要?；鹪吹姆N類很多，實際引發(fā)火災(zāi)的火源情況更是千差萬別，非常復(fù)雜。（二）滅火方法

1．隔離法2．窒息法3．冷卻法4．抑制法抑制法

使滅火劑參與到燃燒反應(yīng)中去，它可以銷毀燃燒過程中產(chǎn)生的游離基，形成穩(wěn)定分子或低活性游離基，從而使燃燒反應(yīng)終止。第二節(jié)燃燒過程及形式

一、燃燒過程可燃物質(zhì)的燃燒一般是在氣相中進(jìn)行的。由于可燃物質(zhì)的狀態(tài)不同，其燃燒過程也不相同。

一、燃燒過程熔化、蒸發(fā)或分解蒸發(fā)氧化分解著火燃燒固體液體氣體物質(zhì)燃燒過程的溫度變化

燃燒誘導(dǎo)期

由T自到T’自間的時間間隔稱為燃燒誘導(dǎo)期，或著火延滯期。在安全上有一定實際意義。二、燃燒的形式

可燃物質(zhì)和助燃物質(zhì)存在的相態(tài)、混合程度和燃燒過程不盡相同，其燃燒形式是多種多樣的。

（一）均相燃燒和非均相燃燒

均相燃燒是指可燃物質(zhì)和助燃物質(zhì)間的燃燒反應(yīng)在同一相中進(jìn)行，如氫氣在氧氣中的燃燒，煤氣在空氣中的燃燒。

（一）均相燃燒和非均相燃燒非均相燃燒是指可燃物質(zhì)和助燃物質(zhì)并非同相，如石油(液相)、木材(固相)在空氣(氣相)中的燃燒。與均相燃燒比較，非均相燃燒比較復(fù)雜，需要考慮可燃液體或固體的加熱，以及由此產(chǎn)生的相變化。（二）預(yù)混燃燒和擴(kuò)散燃燒

可燃?xì)怏w與助燃?xì)怏w預(yù)先混合而后進(jìn)行的燃燒稱為預(yù)混燃燒。預(yù)混燃燒速度快、溫度高，一般爆炸反應(yīng)屬于這種形式。

（二）預(yù)混燃燒和擴(kuò)散燃燒可燃?xì)怏w由容器或管道中噴出，與周圍的空氣(或氧氣)互相接觸擴(kuò)散而產(chǎn)生的燃燒，稱為擴(kuò)散燃燒。在擴(kuò)散燃燒中，由于與可燃?xì)怏w接觸的氧氣量偏低，通常會產(chǎn)生不完全燃燒的炭黑。（三）蒸發(fā)燃燒、分解燃燒和表面燃燒

蒸發(fā)燃燒是指可燃液體蒸發(fā)出的可燃蒸氣的燃燒。通常液體本身并不燃燒，只是由液體蒸發(fā)出的蒸氣進(jìn)行燃燒。硫磺和萘這類可燃固體是先熔融、蒸發(fā)，后進(jìn)行燃燒，也可視為蒸發(fā)燃燒。

（三）蒸發(fā)燃燒、分解燃燒和表面燃燒很多固體或不揮發(fā)性液體經(jīng)熱分解產(chǎn)生的可燃?xì)怏w的燃燒稱為分解燃燒。如木材和煤大都是由熱分解產(chǎn)生的可燃?xì)怏w進(jìn)行燃燒。（三）蒸發(fā)燃燒、分解燃燒和表面燃燒可燃固體和液體的蒸發(fā)燃燒和分解燃燒，均有火焰產(chǎn)生，屬火焰型燃燒。當(dāng)可燃固體燃燒至分解不出可燃?xì)怏w時，便沒有火焰，燃燒繼續(xù)在所剩固體的表面進(jìn)行，稱為表面燃燒。第三節(jié)燃燒的種類

閃燃點燃自燃爆炸一、閃燃及閃點

可燃液體表面的蒸氣與空氣形成的混合氣體與火源接近時會發(fā)生瞬間燃燒，出現(xiàn)瞬間火苗或閃光。這種現(xiàn)象稱為閃燃。閃燃的最低溫度稱為閃點。一、閃燃及閃點閃點這個概念主要適用于可燃液體。某些可燃固體，如樟腦和萘等，也能蒸發(fā)或升華為蒸氣，因此也有閃點。閃點是用來描述液體火災(zāi)爆炸危險性的主要參數(shù)之一。閃點的測量

閃點的測量開杯閃點測定過程存在的問題是開杯上方的空氣流動可能會改變蒸氣濃度而使實驗測定的閃點值偏高。為了防止出現(xiàn)這些情況，更多新式的閃點測定方法都采用閉杯法。

閃點測量的影響因素

點火源的大小與離液面的距離加熱速率試樣的均勻程度試樣的純度測試容器大氣壓力的影響閃點的估算

純物質(zhì)的閃點同液體的沸點關(guān)聯(lián)的很好

閃點的估算多組分混合物中僅有一種組分是可燃的通過確定在某溫度下混合物中的可燃組分的蒸氣壓等于該組分在純凈狀態(tài)下閃點時的蒸氣壓來估算混合物的閃點。

閃點的估算可燃組分超過一種的多組分混合物推薦使用實驗測定閃點例2-2

甲醇的閃點為12.2℃，該溫度下的蒸氣壓為62mmHg。請問重量百分比分別為75%的甲醇和25%的水的混合溶液的閃點是多少？二、點燃及著火點

可燃物質(zhì)在空氣充足的條件下，達(dá)到一定溫度與火源接觸即行著火，移去火源后仍能持續(xù)燃燒達(dá)5min以上，這種現(xiàn)象稱為點燃。點燃的最低溫度稱為著火點。

三、自燃及自燃點

在無外界火源的條件下，物質(zhì)自行引發(fā)的燃燒稱為自燃。自燃的最低溫度稱為自燃點。物質(zhì)自燃有受熱自燃和自熱燃燒兩種類型。

（一）受熱自燃

是當(dāng)有空氣或氧存在時，可燃物雖未與明火直接接觸，但在外部熱溫的作用下，由于傳熱而使可燃物溫度上升，達(dá)到自燃點而著火燃燒。

受熱自燃的條件

外部熱源有熱量積蓄的條件（二）自熱自燃

是某些物質(zhì)在沒有外部熱源作用下，由于物質(zhì)內(nèi)部發(fā)生的物理、化學(xué)或生化過程而產(chǎn)生熱量，這些熱量在適當(dāng)?shù)臈l件下會逐漸積聚，以致使物質(zhì)溫度升高，達(dá)到自燃點而著火燃燒。

自熱自燃的條件

必須是比較容易產(chǎn)生反應(yīng)熱的物質(zhì);此類物質(zhì)要具有較大的比表面積或是呈多孔隙狀的，有良好的絕熱和保溫性能;熱量產(chǎn)生的速度必須大于向環(huán)境散發(fā)的速度。

自熱自燃的類型

由于氧化熱積蓄引起的自燃由分解發(fā)熱而引起的自燃由于聚合熱、發(fā)酵熱引起的自燃由于化學(xué)品混合接觸而引起的自燃

（三）自燃點的測定及影響因素

1．可燃物濃度

可燃?xì)猓ㄕ魵猓?空氣混合氣有各種配比，在可燃極限范圍內(nèi)，其組分為化學(xué)計算量時，自燃點最低。

2．壓力

壓力愈高，自燃點愈低；壓力愈低，自燃點愈高。

3．容器

試樣容器的直徑、材質(zhì)以及表面的物理狀態(tài)對自燃點的測定值有影響。容器的直徑越小，越易散熱，自燃點便越高。

3．容器不同的容器材質(zhì)對自燃點也有影響。如汽油在鐵管中測得的自燃點是680℃，在石英管中測得的是585℃，而在鉑坩禍中測得的是390℃。

4．添加劑或雜質(zhì)

含有過氧基化合物的烴類試樣，自燃點會降低；而含鹵素或鹵代烷，則對烴類燃燒起抑制作用。

5．固體物質(zhì)的粉碎度

粉碎度越細(xì)，粒徑越小，其自燃點越低對于受熱分解后，析出氣體的固體物質(zhì)，析出物越多，自燃點越低。四、爆炸

爆炸是物質(zhì)發(fā)生急劇的物理、化學(xué)變化，在瞬間釋放出大量能量并伴有巨大聲響的過程。在爆炸過程中，爆炸物質(zhì)所含能量的快速釋放，變?yōu)閷Ρㄎ镔|(zhì)本身、爆炸產(chǎn)物及周圍介質(zhì)的壓縮能或運動能?；瘜W(xué)爆炸的分類

簡單分解爆炸雜分解爆炸爆炸性混合物爆炸簡單分解爆炸

引起簡單分解爆炸的爆炸物，在爆炸時并不一定發(fā)生燃燒反應(yīng)。爆炸能量是由爆炸物分解時產(chǎn)生的。疊氮類化合物，如疊氯鉛、疊氮銀等；乙炔類化合物，如乙炔銅、乙炔銀等。

雜分解爆炸

這類物質(zhì)爆炸時有燃燒現(xiàn)象，燃燒所需的氧由自身供給硝化甘油的爆炸反應(yīng)：C3H5(ONO2)33CO2+2.5H2O+1.5N2+0.25O2

爆炸性混合物爆炸

爆炸性混合物是至少由兩種化學(xué)上不相聯(lián)系的組分所構(gòu)成的系統(tǒng)?；旌衔镏煌ǔ楹跸喈?dāng)多的物質(zhì)；另一組分則相反。爆炸性混合物可以是氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)或是多相系統(tǒng)。爆炸性混合物爆炸氣相爆炸，包括混合氣體爆炸、粉塵爆炸、氣體的分解爆炸、噴霧爆炸。液相爆炸包括聚合爆炸及不同液體混合引起的爆炸。固相爆炸包括爆炸性物質(zhì)的爆炸、固體物質(zhì)混合引起的爆炸和電流過載所引起的電纜爆炸等。

根據(jù)爆炸速度分類輕爆。爆速為幾十厘米每秒到幾米每秒。爆炸。爆速為十米每秒到數(shù)百米每秒。爆轟。爆速為一千米每秒到數(shù)千米每秒。

第四節(jié)燃燒機(jī)理

活化能理論過氧化物理論鏈鎖反應(yīng)理論一、活化能理論

二、過氧化物理論

在燃燒反應(yīng)中，首先是氧分子在熱能作用下活化，被活化的氧分子形成過氧鍵—O—O—，這種基團(tuán)加在被氧化物分子上而成為過氧化物。此種過氧化物是強(qiáng)氧化劑，不僅能氧化形成過氧化物的物質(zhì)，而且也能氧化其他較難氧化的物質(zhì)。

三、鏈鎖反應(yīng)理論

氣態(tài)分子間的作用，不是兩個反應(yīng)分子直接簡單作用得到最后生成物，而是由一連串的反應(yīng)組成的。三、鏈鎖反應(yīng)理論該反應(yīng)只要一經(jīng)引發(fā)生成自由基，就會相繼發(fā)生一系列基元反應(yīng)。先由自由基（活性基團(tuán)）與另一分子起作用，從而產(chǎn)生新的自由基和產(chǎn)物，新的自由基又迅速參與反應(yīng)。如此下去，直到反應(yīng)物消耗殆盡，或通過外加因素使鏈中斷而停止反應(yīng)。三、鏈鎖反應(yīng)理論鏈鎖反應(yīng)通常分直鏈反應(yīng)與支鏈反應(yīng)兩大類。氯和氫反應(yīng)是典型的直鏈反應(yīng)，氫和氧反應(yīng)是典型的支鏈反應(yīng)。

直鏈反應(yīng)

鏈的引發(fā)

Cl22Cl?鏈的傳遞

2Cl?+H2HCl+H?H?+Cl2HCl+Cl?鏈的終止

H?+Cl?HClCl?+Cl?Cl2

H?+H?H2支鏈反應(yīng)

H2+O22HO?H2+M2H?+MHO?+H2H?+H2OH?+O2O?+HO?O?+H2H?+?OHH?+O2+MHO2?+MHO2?+H2H2O+HO?2H?H2H?+?OHH2OH?+H?H2鏈的引發(fā)鏈的傳遞

鏈的終止

三、鏈鎖反應(yīng)理論任何鏈鎖反應(yīng)都由三個階段組成，即鏈的引發(fā)、鏈的傳遞和鏈的終止。大多數(shù)碳?xì)浠衔锏娜紵磻?yīng)進(jìn)行得比較緩慢，因為碳?xì)浠衔锏娜紵欠N退化的支鏈反應(yīng)，即新的鏈環(huán)要依靠中間生成物分子的分解才能發(fā)生，且分子結(jié)構(gòu)越復(fù)雜其反應(yīng)機(jī)理也越復(fù)雜。第五節(jié)燃燒極限及計算

一、燃燒極限的概念

可燃?xì)怏w或蒸氣與空氣（或氧）組成的混合物在點火后可以使火焰蔓延的最低濃度，稱為該氣體或蒸氣的燃燒下限；同理，能使火焰蔓延的量高濃度稱為燃燒上限。二、燃燒極限的影響因素

1.原始溫度原始溫度越高，則燃燒極限范圍越寬，即下限降低而上限增高。系統(tǒng)溫度升高，其分子內(nèi)能增加，這時活性分子也就相應(yīng)增加，使原來不燃不爆的混合物變?yōu)榭扇伎杀詼囟壬呤贡ǖ奈ｋU性增加。

以下經(jīng)驗公式適用于蒸氣

2.原始壓力

壓力增加，燃燒極限范圍擴(kuò)大，且上限隨壓力增加較為顯著。因為系統(tǒng)壓力增加，物質(zhì)分子間距縮小，碰撞幾率增加，使燃燒的最初反應(yīng)和反應(yīng)的進(jìn)行更為容易。

2.原始壓力壓力降低，則氣體分子間距拉大，燃燒極限范圍會變小。待壓力降到某一數(shù)值時，其上限即與下限重合，出現(xiàn)一個臨界值；若壓力再下降，系統(tǒng)便成為不燃不爆。因此，在密閉容器內(nèi)進(jìn)行負(fù)壓操作，對安全生產(chǎn)是有利的。

壓力增加對上限的影響

例2-3

如果物質(zhì)的UFL在表壓為0.0MPa下為11.0%，那么，在表壓為6.2

MPa下的UFL是多少？

3.惰性介質(zhì)

4.容器

容器直徑越小，爆炸范圍越窄。從傳熱來說，隨容器或管道直徑的減小，單位體積的氣體就有更多的熱量消耗在管壁上。

4.容器燃燒所以能持續(xù)下去，其條件是新生的自由基數(shù)量必須等于或大于消失的自由基數(shù)。隨著管徑的縮小，自由基與反應(yīng)分子間的碰撞幾率也不斷減少，而自由基與器壁碰撞的概率反而不斷增大。當(dāng)器壁間距小到某一數(shù)值時，這種器壁效應(yīng)就會使火焰無法繼續(xù)。5.點火能源

隨著點火能量的加大，燃燒范圍變寬。

6.火焰的傳播方向

在垂直的測試管中于下部點火，火焰由下向上傳播時，燃燒下限值最小，上限值最大；當(dāng)于上部點火時．火焰向下傳播，燃燒下限值最大，上限值最?。辉谒焦苤袦y試時，燃燒上下限值介于前兩者之間。7.含氧量

由于當(dāng)處于空氣中爆炸的下限時，其組分中(O2)已很高，故增加(O2)對燃燒下限影響不大；增加(O2)使上限顯著增加，是由于氧取代了空氣中的氮，使反應(yīng)更易進(jìn)行。

三、燃燒極限的估算

（一）純凈氣體或蒸汽燃燒極限的估算（二）混合氣體或蒸氣燃燒極限的估算混合氣體中全部都是可燃?xì)怏w或蒸氣混合氣體或蒸汽中含有惰性氣體

（一）純凈氣體或蒸汽燃燒極限的估算

烴類蒸氣，LFL和UFL是燃料化學(xué)計量濃度（Cst）的函數(shù)將燃燒極限表達(dá)為燃料燃燒熱的函數(shù)。適用于含有碳、氫、氧、氮和硫的30種有機(jī)物。

例2-4

估算(正)己烷的LFL和UFL，將計算值同實際的實驗值進(jìn)行比較。（二）混合氣體或蒸氣燃燒極限的估算

1．混合氣體中全部都是可燃?xì)怏w或蒸氣

例2-5

含有體積百分比分別為0.8%的（正）己烷，2.0%的甲烷和0.5%的乙烯混合氣體的LFL和UFL為多少？2．混合氣體或蒸汽中含有惰性氣體

例2-6

某干餾氣體的成分為：CnHm含1%（爆炸范圍：3.1%—28.6%），CH4含3%（爆炸范圍：5%—15%），CO含3%（爆炸范圍：12.5%—74.2%），H2含10%（爆炸范圍：4.1%—74.2%），CO2含18%，N2含65%，計算爆炸極限。第六節(jié)火災(zāi)

火災(zāi)是火失去控制蔓延的一種災(zāi)害性燃燒現(xiàn)象；具有“自然”和“人為”的雙重性。建筑火災(zāi)特點

火災(zāi)隱患多，危險性大。；由于風(fēng)力作用，加之可燃物燃燒猛烈，火勢發(fā)展極為迅速；由于豎井管道的“煙囪效應(yīng)”，煙氣運動快，甚至在一分鐘之內(nèi)煙氣即可傳播到200m的高度；人員疏散、營救以及滅火難度大；人員傷亡慘重。

森林火災(zāi)特點

延燒時間長；火燒面積大；火蔓延速度快。其方式主要有兩種，有飛火或無飛火。無飛火時火蔓延速度一般不超過10m／min，有飛火時火蔓延速度可超過10m／min，甚至達(dá)到100m／min或更大；森林火災(zāi)特點火強(qiáng)度大、有明顯的對流柱。；受可燃物種類、環(huán)境、地形、氣象等條件影響大；對林木的危害嚴(yán)重。工業(yè)火災(zāi)池火災(zāi)噴射火災(zāi)一、池火災(zāi)（PoolFire）

池火災(zāi)是在可燃物的液池表面上發(fā)生的火災(zāi)。池火災(zāi)主要包括兩類，一類是可燃物在常溫下為液態(tài)，另一類是可燃物在常溫下為固態(tài)。池火災(zāi)的發(fā)展歷程

液體的揮發(fā)氣與空氣混合形成可燃?xì)怏w混合物，被引燃；部分火焰能量反饋到液體促使其溫度升高，加速揮發(fā)或氣化，可燃?xì)鈩t不斷燃燒；火焰會蔓延至整個液池表面，并逐漸進(jìn)入穩(wěn)定燃燒階段。1．液體燃燒的條件

要點燃液體，在其表面產(chǎn)生持續(xù)的火焰，可燃?xì)獾墓┙o速度必須不小于燃燒時可燃?xì)獾南乃俣龋?/p>

2.火焰在液池表面蔓延的過程

（三）池火的危害及防護(hù)

高溫及輻射危害；火焰溫度主要取決于可燃液體種類，一般石油產(chǎn)品的火焰溫度在900-1200℃；（三）池火的危害及防護(hù)池火火焰對物體的熱輻射與池火的高度、池火的熱釋放速率、火焰溫度與厚度、火焰內(nèi)輻射粒子的濃度、火焰與目標(biāo)物之間的幾何關(guān)系、風(fēng)速等眾多因素有關(guān)。二、噴射火災(zāi)（JetFire）

加壓氣體和/或液體由泄漏口釋放到非受限空間（自由空間）并立即被點燃，就會形成噴射火災(zāi)。噴射火的輻射危害及防護(hù)

要預(yù)防噴射火災(zāi)的發(fā)生，首要任務(wù)就是要經(jīng)常檢查、監(jiān)控以防止泄漏的發(fā)生。噴射火災(zāi)發(fā)生后則可以設(shè)法降低噴射（泄漏）速度或斷絕燃料氣的供應(yīng)。但是斷絕燃料氣供應(yīng)時需要慎重考慮是否有產(chǎn)生回火爆炸的危險。第三章物質(zhì)的燃燒

第一節(jié)氣體的燃燒

一、預(yù)混氣中火焰的傳播理論

火焰（即燃燒波）在預(yù)混氣中傳播，從氣體動力學(xué)理論可以證明存在兩種傳播方式：正常火焰?zhèn)鞑ケZ

（一）物理模型與雨果尼特方程

（一）物理模型與雨果尼特方程雨果尼特方程

瑞利方程

（一）物理模型與雨果尼特方程

稱馬赫數(shù)，其物理意義是混氣速度（它等于燃燒波速度，只是方向相反）與當(dāng)?shù)芈曀僦取?/p>

（二）正常火焰?zhèn)鞑ヅc爆轟

1、爆轟區(qū)（Ⅰ）區(qū)是爆轟區(qū)。

①燃燒后氣體壓力要增加。

②燃燒后氣體密度要增加。

③燃燒波以超音速進(jìn)行傳播

2.正?；鹧?zhèn)鞑?/p>

（Ⅲ）區(qū)是正常火焰?zhèn)鞑^(qū)。①燃燒后氣體壓力要減少或接近不變；②燃燒后氣體密度要減少；③燃燒波以亞音速（即小于音速）進(jìn)行傳播。

二、層流預(yù)混氣中正常火焰?zhèn)鞑ニ俣?/p>

（一）傳播機(jī)理1．火焰前沿概念若在一長管中充滿均勻混氣，當(dāng)用電火花或其它火源加熱某一局部混氣時，混氣的該局部就會著火并形成火焰?；鹧娈a(chǎn)生的熱量會由于導(dǎo)熱作用而輸送給火焰周圍的冷混氣層，使冷混氣層溫度升高，化學(xué)反應(yīng)加速，并形成新的火焰。這樣使一層一層的新鮮混氣依次著火，也就是薄薄的化學(xué)反應(yīng)區(qū)開始由引燃的地方向未燃混氣傳播，它使已燃區(qū)和未燃區(qū)之間形成了明顯的分界線，稱這層薄薄的化學(xué)反應(yīng)發(fā)光區(qū)為火焰前沿。2．火焰前沿的特點

2．火焰前沿的特點（1）火焰前沿可以分成兩部分：預(yù)熱區(qū)和化學(xué)反應(yīng)區(qū)。（2）火焰前沿存在強(qiáng)烈的導(dǎo)熱和物質(zhì)擴(kuò)散。3．火焰?zhèn)鞑C(jī)理

（1）火焰?zhèn)鞑サ臒崂碚摶鹧婺茉诨鞖庵袀鞑ナ怯捎诨鹧嬷谢瘜W(xué)反應(yīng)放出的熱量傳播到新鮮冷混氣中，使冷混氣溫度升高，化學(xué)反應(yīng)加速的結(jié)果。

3．火焰?zhèn)鞑C(jī)理（2）火焰?zhèn)鞑サ臄U(kuò)散理論凡是燃燒都屬于鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。火焰能在新鮮混氣中傳播是由于火焰中的自由基向新鮮冷混氣中擴(kuò)散，使新鮮冷混氣發(fā)生鏈鎖反應(yīng)的結(jié)果。

（二）層流火焰?zhèn)鞑ニ俣取R蘭特簡化分析

1．物理模型

圖3-4火焰前沿中的溫度分布（Ⅰ）預(yù)熱區(qū)（Ⅱ）反應(yīng)區(qū)1．物理模型

反應(yīng)區(qū)中溫度分布為線型分布熱平衡方程式為：2．火焰?zhèn)鞑ニ俣?/p>

因為：

所以：

或者：

其中：，稱導(dǎo)溫系數(shù)

2．火焰?zhèn)鞑ニ俣扔忠驗椋?/p>

公式表明層流火焰?zhèn)鞑ニ俣扰c導(dǎo)溫系數(shù)及化學(xué)反應(yīng)速度的平方根成正比。

2．火焰?zhèn)鞑ニ俣扔忠颍?/p>

所以：

2．火焰?zhèn)鞑ニ俣攘硗猓?/p>

于是：

公式意味著對于二級反應(yīng)，火焰?zhèn)鞑ニ俣萐l將與壓力無關(guān)。大多數(shù)碳?xì)浠衔锱c氧的反應(yīng)，其反應(yīng)級數(shù)接近2，因此火焰?zhèn)鞑ニ俣萐l與壓力關(guān)系不大，實驗也證明了這個結(jié)論。

2．火焰?zhèn)鞑ニ俣葢?yīng)該指出這一理論還不完善，例如未燃混氣初溫如果等于這里的著火溫度，則火焰?zhèn)鞑ニ俣葹闊o窮大，這顯然是錯誤的。（三）物理化學(xué)參數(shù)對層流火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊挠绊?/p>

1．混氣初溫混氣初溫增加，混氣燃燒時火焰溫度就越高，化學(xué)反應(yīng)速度Ws會越快，火焰?zhèn)鞑ニ俣萐l就越高。實驗結(jié)果表明，通常，其中n＝1.5～2。

2．壓力

對二級反應(yīng)，壓力與火焰?zhèn)鞑ニ俣汝P(guān)系不大。

3．可燃?xì)怏w濃度

混氣中可燃?xì)馀c空氣比值不同，火焰?zhèn)鞑ニ俣炔煌嶒灠l(fā)現(xiàn)混氣中可燃?xì)馀c空氣比值存在一個最佳比值，在此最佳比值條件下火焰?zhèn)鞑ニ俣茸羁欤駝t會下降。理論上這個最佳比值應(yīng)等于化學(xué)當(dāng)量比，即＝1.但實際燃燒時的最佳比值往往并不等于1，而是有些差別，這與實際燃燒時情況很復(fù)雜，影響因素很多有關(guān)。3．可燃?xì)怏w濃度實驗還發(fā)現(xiàn)火焰?zhèn)鞑ヒ泊嬖谝粋€濃度極限問題。在混氣中如果可燃?xì)馓倩蛱啵鹧婢荒軅鞑?。可燃?xì)夂吭谝欢ǚ秶鷥?nèi)才能傳播，這是傳播法實驗測定可燃?xì)獗O限的依據(jù)。圖3-8氫氣濃度對火焰?zhèn)鞑ニ俣萐l的影響圖3-9CO濃度對火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊挠绊懀℉2+空氣）（CO+空氣）

4．惰性氣體

惰性氣體加入量越多，火焰?zhèn)鞑ニ俣仍叫　?．混氣性質(zhì)

主要是指混氣的熱容CP和導(dǎo)熱系數(shù)。混氣導(dǎo)熱系數(shù)增加，火焰?zhèn)鞑ニ俣萐l增加；熱容CP增加，則Sl下降。

5．混氣性質(zhì)這是滅火劑要具有低的導(dǎo)熱系數(shù)和高熱容的原因。低的導(dǎo)熱性可以延緩熱的傳遞，高的熱容使滅火劑能夠吸收大量的熱量，這都不利于火焰的傳播。第二節(jié)液體的燃燒

一、液體的蒸發(fā)（一）蒸發(fā)過程（二）蒸氣壓在一定溫度下，液體和它的蒸氣處于平衡狀態(tài)時，蒸氣所具有的壓力叫飽和蒸氣壓，簡稱蒸氣壓。

（二）蒸氣壓分子間的力稱分子間力，又叫范德華力。分子間力中最重要最普遍的力是色散力。色散力是由于分子在運動中，電子云和原子核所代表的正負(fù)電荷中心發(fā)生瞬時相對位移，產(chǎn)生瞬時偶極而出現(xiàn)的分子間的相互吸引力。

（二）蒸氣壓分子量越大，分子就越易變形，色散力就越大。所以在同類物質(zhì)中，分子量越大，蒸發(fā)越難，蒸氣壓就低。但在水分子（H2O）、氟化氫（HF）氨分子（NH3）中，以及很多有機(jī)化合物中，由于存在氫鍵，分子間力會大大加強(qiáng)，蒸發(fā)也不容易，蒸氣壓也低。

（二）蒸氣壓

圖3-11幾種液體的蒸氣壓溫度曲線（二）蒸氣壓lg（P蒸）（二）蒸氣壓此式稱為克拉佩龍方程式。利用上式，若已知蒸發(fā)熱和某一溫度下的蒸氣壓，則可計算另一溫度下的蒸氣壓；若已知某液體在兩溫度下之蒸氣壓，則可計算上述兩溫度范圍的蒸發(fā)熱。（三）蒸發(fā)熱

在液體體系同外界環(huán)境沒有熱量交換的情況下，隨著液體蒸發(fā)過程的進(jìn)行，由于失掉了高能量分子而使余下分子的平均動能逐漸降低。鑒于平均動能與絕對溫度的正比關(guān)系，所以隨著液體的蒸發(fā)，其溫度隨之降低，蒸發(fā)速度也隨著減慢。

（三）蒸發(fā)熱欲使液體保持原溫度，即維持液體分子的平均動能，必須從外界吸收熱量。這就是說，要使液體在恒溫恒壓下蒸發(fā)，必須從周圍環(huán)境吸收熱量。這種使液體在恒溫恒壓下氣化或蒸發(fā)所必須吸收的熱量，被稱為液體的氣化熱或蒸發(fā)熱。（三）蒸發(fā)熱該蒸發(fā)熱一方面消耗于增加液體分子動能以克服分子間引力而使分子逸出液面進(jìn)入蒸氣狀態(tài)；另一方面，它又消耗于氣化時體積膨脹所做的功。

（三）蒸發(fā)熱蒸發(fā)熱主要是為了克服液體分子間的引力以便氣化所吸收的熱量。那么蒸發(fā)熱值就必然成為液體分子間吸引力大小的一種量度。一般來說，蒸發(fā)熱越大，其液體分子間引力越大。（四）液體的沸點

所謂液體的沸點，系指液體之飽和蒸氣壓與外界壓力相等時的溫度。在此溫度時，氣化在整個液體中進(jìn)行，稱為液體沸騰；而在低于此溫度時的氣化，則僅限于在液面上進(jìn)行。

二、液體燃燒速度

（一）液體燃燒速度表示方法燃燒線速度（V）重量燃燒速度

二、液體燃燒速度液體燃燒重量速度與線速度關(guān)系

（二）影響液體燃燒速度的因素

燃燒區(qū)傳給液體的熱量不同，燃燒速度不同；液體初溫越高，燃燒速度越快；液體的燃燒速度隨著貯罐直徑不同而不同。圖3-13液體燃燒速度隨罐徑的變化1-汽油；2-煤油；3-輕油

（二）影響液體燃燒速度的因素液體燃燒速度隨貯罐中液面高度降低而減慢；水對燃燒速度的影響；風(fēng)的影響。圖3-14風(fēng)對燃燒速度的影響

三、油罐火災(zāi)

（一）油罐火災(zāi)的發(fā)生及發(fā)展火焰加熱油的表面使油迅速蒸發(fā)，油蒸發(fā)比重減小因浮力而形成上升氣流，上升氣流則在油罐內(nèi)形成局部低壓，因之周圍的空氣被吸入油罐與油蒸氣混合燃燒形成火舌，隨著火勢增強(qiáng)，火焰對油面的反饋熱輻射也增強(qiáng)。油面接受了更多的輻射熱從而產(chǎn)生更多的油蒸氣，進(jìn)一步增強(qiáng)了火勢和上升氣流的速度。

（一）油罐火災(zāi)的發(fā)生及發(fā)展火焰的輻射熱是使油加熱的主要方式，油面接受火焰的輻射熱后，表面層迅速被加熱到沸點溫度，并形成很薄的高溫層，高溫層的厚度與油罐直徑及容積無關(guān)；同時產(chǎn)生油蒸氣，油蒸氣不斷進(jìn)入燃燒區(qū)，從而維持燃燒并得以繼續(xù)進(jìn)行。

圖3-15油層內(nèi)溫度分布

（一）油罐火災(zāi)的發(fā)生及發(fā)展在火焰底部與油面之間存在一個中間層，它是由油蒸氣、煙和燃燒產(chǎn)物以及穿透火焰進(jìn)入該層的空氣組成；進(jìn)入中間層的煙越多，中間層的“灰度”增加；隨著油面的下降，中間層厚度增大，中間層對火焰輻射熱的“熱屏蔽作用”越明顯。

圖3-16油罐火災(zāi)不同階段的特征

油罐火災(zāi)的初期

油表面被加熱層厚度很?。挥偷恼舭l(fā)速率迅速增加；油的被加熱層向深部擴(kuò)展；中間層厚度較薄且接近“透明體”，中間層的的“熱屏蔽”作用很小；火勢發(fā)展迅速。

油罐火災(zāi)中期

燃燒速率比初期大，但已趨于穩(wěn)定；油面蒸發(fā)速度增大，產(chǎn)生火焰脈動及蘑菇狀煙柱；油面被加熱層以接近于恒定的速度向深部緩慢擴(kuò)展；中間層厚度增加，煙及燃燒產(chǎn)物進(jìn)入中間層越來越多，使中間層成為灰色氣體層，并對油面有相當(dāng)明顯的熱屏蔽作用。

油罐火災(zāi)晚期

中間層的厚度及“灰度”均相當(dāng)大；對油面的熱屏蔽作用很強(qiáng)；油面所接受的輻射熱不僅不能使油面內(nèi)被加熱層厚度進(jìn)一步增大，而且也不足以維持一定的油蒸發(fā)速率，燃燒速度明顯下降；火焰溫度及高度均下降；輻射熱反饋亦減小，是油罐火災(zāi)的衰落期。

（二）油罐內(nèi)油品燃燒火焰的特征

1．火焰的傾斜度油罐內(nèi)油晶燃燒的火焰呈錐形，錐形底就等于燃燒油罐的面積；當(dāng)風(fēng)速等于或大于4.0m／s時?；鹧娴膬A斜角約為60°—70°；在無風(fēng)時，火焰傾斜角為0°～15°。

2．火焰高度

油罐火災(zāi)的火焰高度取決于油罐直徑和油罐內(nèi)儲存的油品種類。油罐直徑越大，儲存的油品越輕，則火焰高度越高。

3．火焰溫度

主要取決于可燃液體種類，一般石油產(chǎn)品的火焰溫度在900～1200℃之間。圖3-17火焰沿縱軸的溫度分布

3．火焰溫度從油面到火焰底部隨高度增加溫度迅速增加；到達(dá)火焰底部后有一個穩(wěn)定階段；高度再增加時溫度逐漸下降。四、原油和重質(zhì)石油產(chǎn)品燃燒時的沸溢和噴濺由于液體特性不同，熱量在液體中的傳播具有不同的特點，在一定的條件下，熱量在液體中的傳播會形成熱波，并引起液體的沸溢和噴濺，使火災(zāi)變得更加猛烈。

（二）單組分液體燃燒時熱量在液層的傳播特點

單組分液體（如甲醇、丙酮、苯等）和沸程較窄的混合液體（如煤油、汽油等），在自由表面的燃燒，很短時間內(nèi)就形成穩(wěn)定燃燒，燃燒速度基本不變。熱量只能傳入很淺的液層內(nèi)。圖3-18正丁醇穩(wěn)定燃燒時表面下方的溫度分布

（二）單組分液體燃燒時熱量在液層的傳播特點在液體燃燒時，火焰?zhèn)鹘o液面的熱量使液面溫度升高，至到沸點液面的溫度就再不能升高了。這樣，高沸點液體表面溫度就比低沸點液面溫度要高，液面與液層內(nèi)部的溫差就大，這有利于導(dǎo)熱。所以高沸點液體熱量傳入液體內(nèi)部要深一些。（三）原油燃燒時熱在液層傳播特點——熱波

原油在連續(xù)燃燒的過程中，其中沸點較低的輕質(zhì)部分首先被蒸發(fā)，離開液面進(jìn)入燃燒區(qū)。而沸點較高的重質(zhì)部分，則攜帶在表面接受的熱量向液體深層沉降，或者形成一個熱的鋒面向液體深層傳播，逐漸深入并加熱冷的液層。這一現(xiàn)象稱為液體的熱波特性，熱的鋒面稱為熱波。

（三）原油燃燒時熱在液層傳播特點——熱波熱波形成條件必須是沸程較寬的原油，低沸點的輕質(zhì)組分蒸發(fā)以后，留下高沸點的重質(zhì)組分向下沉降才能形成熱波。

（四）沸溢和噴濺

原油中的水一般以乳化水和水墊兩種形式存在。所謂乳化水是原油在開采運輸過程中，原油中的水由于強(qiáng)力攪拌成細(xì)小的水珠懸浮于油中而成。放置久后，油水分離，水因比重大而沉降在底部形成水墊。（四）沸溢和噴濺沸溢形成必須具備三個條件：

原油具有形成熱波的特性，即沸程要寬，比重相差較大；原油中必須含有乳化水，水遇熱波變成蒸氣；原油粘度較大，使水蒸氣不容易從下向上穿過油層。（四）沸溢和噴濺（四）沸溢和噴濺一般情況下，發(fā)生沸溢要比噴濺的時間早得多。發(fā)生沸溢的時間與原油種類，水分含量有關(guān)。根據(jù)實驗，含有1％水分的石油，經(jīng)45—60分鐘燃燒就會發(fā)生沸溢。

（四）沸溢和噴濺噴濺發(fā)生時間與油層厚度，熱波移動速度以及油的燃燒線速度有關(guān)熱波傳播速度的影響因素(1)油品的組成油品中輕組分越多，液面蒸發(fā)氣化速度越快，燃燒越猛烈，油品接受火焰?zhèn)鬟f的熱量越多，液面向下傳遞的熱量也越多；輕組分含量越大，則油品的粘性越小，高溫重組分沉降速度越大。因此，油品中輕組分越多，熱波傳播速度越大。(2)油品中含水量

含水量較小時(如小于4%)，隨著含水量的增大，熱波傳播速度加快。但含水量大于10%時，油品燃燒不穩(wěn)定。含水量超過6%時，點燃很困難，即使著火了，燃燒也不穩(wěn)定，影響熱波傳播速度。

(3)油品儲罐的直徑

在一定的直徑范圍內(nèi)，油品的熱波傳播速度隨著儲罐直徑的增大而加快。但當(dāng)直徑大于2.5m后，熱波傳播速度基本上與儲罐直徑無關(guān)。

圖3-21原油熱波傳播速度與油罐直徑的關(guān)系

(4)儲罐內(nèi)的油品液位

儲罐內(nèi)的油品發(fā)生燃燒時，如果液位較高，空氣就較容易進(jìn)入火焰區(qū)，燃燒速度就快，火焰向液面?zhèn)鬟f的熱量就多，所以熱波傳播速度就快；反之，如果液位低，熱波傳播速度就慢。

熱波傳播速度的影響因素實驗發(fā)現(xiàn)，裂化汽油、煤油、二號燃料油和六號燃料油的混合物幾乎不能形成熱波。這說明，油品中的雜質(zhì)、游離碳等，對熱波的形成起了很大的作用。而且油品中的雜質(zhì)有利于形成重組分微團(tuán)，從而加快了熱波傳播速度；熱波傳播速度的影響因素風(fēng)能使火焰偏向油罐的一側(cè)，使下風(fēng)向的罐壁溫度升高，罐內(nèi)液體的溫度分布不均勻，從而加快了液體的熱對流和熱波傳播速度；對較小直徑的貯罐用水冷卻罐壁，能夠帶